artyom_ferrier (artyom_ferrier) wrote,
artyom_ferrier
artyom_ferrier

Categories:

Вода и Земля

Меня иногда спрашивают, как я, будучи простым дипломатом, бандитом, лингвистом, олигархом и рабовладельцем, могу столько дофига знать о делах, напрямую будто бы не связанных с профессиональными моими занятиями. Вроде, там, нюансов планетарного «термобаланса».

Ну, с одной стороны, следует признать, и профессиональные мои занятия по роду своему таковы, что сложно сразу сказать, что с ними связано, а что нет. Поэтому и приходится знать практически всё. Во всяком случае, у меня есть друзья, у которых я могу прояснить непонятные моменты.

А во-вторых, у меня есть сын, которому сейчас «пол-пятнадцатого» и он сам в состоянии удовлетворить своё любопытство в Инете, но прежде — приходилось кое-что растолковывать.

Вот, помню, когда было Лёшке годиков восемь — приходит как-то, говорит: «Я вот тут подумал. Небо — оно голубое, да?»

«Ну, желательно», - подтверждаю.

«Так вот, - хмурит лобик. - А что, если Рэлеево рассеяние тоже участвует в парниковом эффекте? Ну, если там не весь входящий световой поток преломляется и перераспределяется на той же волне, а если вот немножко молекулы азота и кислорода себе забирают и нагреваются?»

Фыркаю:

«Ну ты дал! Сам посуди: каким это боком к парниковому эффекту? Речь-то — по-любому идёт о входящем солнечном потоке, а не исходящем обратном инфракрасном от Земли. Да, при Рэлеевом рассеянии молекулы не всё «ретранслируют». Немножко — себе забирают, как ты и сказал. Но — ничтожно мало. Иначе б за бортом самолёта на эшелоне чуточку потеплее было бы, если б воздух сам по себе интенсивней грелся от солнечного света как такового».

Хлопает себя по лбу: «Да, чушь сморозил. Даже если б они и больше отбирали — это был бы обратный парниковый эффект. В смысле, на поверхности температура ещё меньше была бы, чем эффективная расчётная, когда бы меньше доходило».

Что ж, в восемь лет — простительно. И это всё же не такая чушь, чем та, что парниковый газ, составляющий сотые доли процента от атмосферы и более-менее равномерно в ней распределённый, поглощая «возвратное» инфракрасное излучение, может сколько-нибудь существенно повлиять на термобаланс и температуру поверхности.

Поэтому, собственно, и «потеплисты», которые хоть немножко с головой дружат — этого не утверждают, будто бы сами по себе углекислота или метан могут привести к значительному (выше статпогрешности) нагреву Земли. Они выражают озабоченность, что это всё-таки немножко может повлиять на температуру в тех высоких слоях тропосферы, где формируются всякие атмосферные фронты, где по определению должно быть холодно, а вот появятся там хоть немногочисленные молекулы парниковых газов, греющиеся от земного инфракраса — и вдруг как-то повлияют на циркуляцию воздушных масс, бо сие процесс до сих пор малоизученный и, возможно, очень ранимый.

Но тоже, конечно, ерунда. На тех высотах в гораздо большем количестве присутствует гораздо более сильный парниковый газ, моноксид дигидрогена. Но, представьте себе, он, даже ловя все мыслимые потоки ИК, прекрасным образом охлаждается, до такой степени, что перестаёт быть газом — и падает на Землю в виде жидкости. А иногда — даже в твердотельном виде. И предполагать, что на этот процесс как-то повлияет присутствие считанных молекул углекислоты или метана — ну, это очень сильно в паранойю нужно впасть. Дуть на воду после некоторых косяков, которые мы действительно допускали в обращении с экологией. Да, именно на воду. Ибо таково «профанное» название моноксида дигидрогена.

И вот это, повторю, действительно очень сильный парниковый газ. А в земных условиях — единственный работающий парниковый газ, который действительно умеет создавать «тепловую ловушку» по принципу «вход рубль, выход два». Когда излучение от Солнца поступает в максимально полном спектре (на самом деле — с изъятиями, конечно, но это такого изъятия, что его и не надо, не всем понравится такой загар), Земля, нагреваясь, источает инфракрас — но его-то перехватывает парниковая завеса. Поэтому, собственно, земная температура на 33 градуса выше «эффективной». То есть, рассчитанной для планеты с такой освещённостью, когда б она полностью отдавалась возвратным излучением, то есть, в полной мере тратила бы драгоценную энергию, доставшуюся от своей звезды, на обогрев космоса так, как будто ему это надо.

Земля, по счастью не полностью отдаёт солнечную энергию. Во всяком случае — не сразу. Немножко придерживает (вот как я писал про аллегорическое водохранилище ГЭС), чтобы успеть распорядиться. А часть — и успела-таки прикарманить. Превратить во всякие высокоэнергетические вещества и запасти их для нас. Ну вот типа угля древесного происхождения, скажем. За что, конечно, мы должны быть очень благодарны старушке Земле и её парниковому эффекту.

Ну и когда вот это вскрылось, что реальная температура Земли довольно значительно выше «эффективной» - учёный Жозеф Фурье в первой трети девятнадцатого века сразу же догадался, что причина — вода и её пар. Что именно им, в первую очередь, нужно сказать спасибо за то, что Земля вообще способна поддерживать достаточную для жизни температуру.

Несколько позже, в конце девятнадцатого века, другой учёный, Сванте Аррениус, предположил, что ещё в парниковом эффекте может играть роль углекислый газ. И что если мы, сжигая уголь (а тогда уже и нефть) высвободим достаточное его количество — то сможем немножко поднять температуру планеты.

Ну, надо понимать: он был швед, это было начало девятнадцатого века, время, когда раз в десять лет случался недород то от ранней сырости осенней, то от заморозков в июне, и в его предположении — была робкая надежда, а не опаска.

Что потепления планеты в принципе можно опасаться — тогда бы никто не понял. До такой «мудрой» мысли — ну вот только новоявленные эти параноики могли дойти.

Но на самом деле и углекислота, и метан — они не могут быть сколько-нибудь «влиятельными» парниковыми газами для Земли. Нам не из чего их столько произвести, чтобы создать эффективную тепловую ловушку. Это потребует повышения концентрации в тысячи раз, а на это нам, наверное, не хватит не то что карбона, но и кислорода (к тому же, кислород нам, в некотором смысле, тоже дорог в свободном виде).

А вот вода — она может делать тепловую ловушку. По крайней мере — локально. И она очень гибкая в своей «таможенной политике».

Вообще, конечно, с чем нашему шарику действительно повезло — так это с водой. С веществом, которое способно принимать три агрегатных состояния как раз в том температурном диапазоне, какой имеется на данной орбите. А это, конечно, отличное «рабочее тело» и для «прикарманивания» энергии, и для распределения её на поверхности планеты, и для создания удобной среды под всякие конструкторские изыскания, которые в конце концов увенчались созданием жизни, которая даже имеет шанс стать разумной (когда избавится от склонности впадать в идиотскую паранойю по любому поводу).

Откуда точно взялась вода на Земле — доподлинно неизвестно. Предполагается, что сама собой она здесь быть не могла. Слишком лёгкое вещество даже в связке с кислородом, чтобы изначально присутствовать на такой близкой к Солнцу планете.

Впрочем, нужно понимать: вот всё, что связано с историей возникновения Солнечной системы, с развитием её планет и с ранней историей собственно Земли — это всё такая занимательная беллетристика.

То есть, некоторые гипотезы, вроде создания всего этого дела великаном Паньгу, когда он вылупился из первородного яйца, плававшего в первородном хаосе, или что «в начале было слово» - наука рассматривает нынче скорее как метафоры, а не как гипотезы. Но всё остальное — вполне допускает. Главное, чтобы внутренних противоречий не было. Потому что истинный научный ответ на любой фундаментальный вопрос космогонии - «А хуй его знает, товарищ майор» (а главная сложность — что так не ответишь маленьким любопытным детям).

История собственно Земли — более-менее достоверно известна, наверное, где-то с Кембрия, со времён трилобитов. Потому что некоторые из них дожили до того, чтобы дать интервью Ти-рексам, а те — оставили записи. Но и при этом всём, ключевое слово - «более-менее». А так-то мы и причины тех же ледниковых периодов, которые вообще «позавчера» были — не в полной мере знаем. Так, более-менее правдоподобные предположения.

Но так или иначе, тот факт, что планеты Солнечной системы расположены примерно в одной плоскости — как бы намекает, что вся эта система родилась из некоего единого массива в ходе единого процесса, а не то что бы Солнце в разное время захватывало разные тела, путешествуя по космосу. А если так, то предполагается «сортировка» тел по тяжести образующего их вещества. Что полегче — отлетали дальше, что потяжелее — обосновывались на ближних орбитах. Поэтому и сомневаются, что на Земле изначально могла быть вода.

Предполагают, что доставлялась кометами. То же — думают и про Марс, где вода тоже есть, пусть в гораздо меньших количествах и только на полярных шапках. Но Земле повезло больше и с орбитой и, очевидно, с размером водяного груза. Возможно, это была одна очень удачно пришедшаяся крупная комета. Возможно, и та самая, которая отколола от Земли кусок, ставший потом Луной. Хотя, повторю, данный период земной истории — немножко туманный.

И он, конечно, стал ещё более туманным, в буквальном смысле, когда на поверхности планеты обосновалось некоторое количество воды. Не очень большое сравнительно с общим объёмом, но достаточное, чтобы прикрыть всякие ложбинки да ямочки от прежних поцелуев с метеоритами и дать идеальное «рабочее тело» для развития всяких интересных процессов. В том числе — для создания парникового эффекта.

Вообще, строго говоря, и без него вода — может быть аккумулятором солнечной энергии. Она условно прозрачна для видимого спектра и даже для ультрафиолета (который, тогда, естественно, не сдерживался никаким озоном ни в какой его части), но абсолютно непрозрачна для инфракраса.

Поэтому, если у тебя на планете есть некая водяная лужа, то вот днём по ней жарит солнышко, пронизывает своими лучиками, прогревая поверхностный слой, при этом происходят всякие теплообменные процессы с более глубокими слоями, поскольку вода довольно подвижна. Потом солнышко уходит, приходит ночь с её космической чернотой и говорит: «Вода, отдавай мне тепло назад». А вода — посылает нафиг. Ибо, как бы ни прогрелась, естественно, излучать может только в инфракрасе. Ну, горящую воду в обычных земных условиях — никто не видел. Но делать это, излучать в инфракрасе, — могут только самые верхние молекулы воды. А вот те, которые заныкали немножко тепла вглубь — они его излучением прямо в космос отдать не могут.

А если под слоем сравнительно прозрачной воды имеется тёмное дно — это дело усугубляется. По сути, тот же «парниковый эффект», что с газами — только в усиленном виде. Поскольку вода, в отличие от газов, получая ИК от этого нагретого дна — просто так «разбегаться» не будет. И даже безо всякой атмосферы (теоретически), если есть на планете какие-то водоёмы — они будут работать как резервуары тепла, позволяя не только сглаживать суточные (а отчасти — и сезонные) колебания температур, но и забирать эту придержанную энергию на какие-то «поделки». Обеспечивать такую возможность.

Другое дело, что ситуация «вода есть — атмосферы нет» - она довольно умозрительная. Без атмосферного давления вода будет норовить вскипеть — и самой создать атмосферу своим паром.

Но у Земли безусловно была атмосфера на тот момент, когда прилетела посылка с водой. Поэтому вода могла более-менее стабильно существовать в жидком виде, работая «теплоаккумулятором». Но при этом, как известно, даже существенно ниже ста градусов, точки фазового перехода — вода немножко испаряется. Образует пар. Начинается эта движуха, круговорот в природе, перенос туда-сюда как тепла (или холода), так и всяких веществ через речки, вымывая из породы.

Ну и что немаловажно — теперь оказывается возможным делать эффективную тепловую ловушку уже над сушей. Вот что углекислый газ умел это делать на Земле даже тогда, когда его было гораздо больше — это крайне сомнительно. Потому что его вряд ли когда было сильно больше, чем азота, а это значит, что «парничок» очень такой дырявенький получался. В лучшем случае - «дуршлаг над кипящей кастрюлей».

А водяной пар, даже имея в атмосфере очень скромное представительство (максимум — несколько процентов, да и то в нижних слоях) — он умеет ставить завесы, причём, грамотно.

Вот есть некий участок суши, хорошо увлажнённый. На него светит Солнце, разогревает днём. Влага в почве — пока особо не мешает, выпаривается постепенно. Но наступает ночь — и молекулы поднятого водяного пара сбиваются в тучку. Которая начинает экранировать землю, отбивать (в значительной мере) инфракрас обратно на поверхность. Не даёт ей отморозиться. А поутру — выпадает росой обратно, чтобы снова не мешать земле прогреваться.

И вот это — настоящий парниковый эффект, который умеет делать водяной пар. Такое поведение воды — и даёт прибавку в 33 градуса к расчётной земной температуре.

Но это не единственное доступное ей поведение. Поскольку образуемые ей облака — могут и укрывать землю от солнечного потока днём, не только что поглощая, но и отражая в космос до половины и более его мощности. Очень гибкий терморегулятор.

И когда он есть на планете — ну как-то дико слышать, что на его работу как-то всерьёз могут повлиять смешные совершенно количества углекислоты или, тем более, метана. Да эти газы, в отличие от водяного пара, не умеют собираться в облака (в земных условиях, по крайней мере). Всё, что они могут — это вот блокировать тот инфракрас, который падает конкретно на их разрозненные молекулы. Причём, как исходящий от Земли, так и входящий от Солнца. И они не умеют так делать, чтобы вечером закрывать «окошко», а утром открывать.

Поэтому надежда на то, что удастся повысить температуру планеты за счёт эмиссии углекислоты — она безосновательная, как бы ни хотелось того Аррениусу (но он не мог тогда знать многого того, что известно сейчас).

Нет, придётся подогревать за счёт дополнительной энергии, вероятно, с орбитальных станций (ну или термоядом, если вдруг его допилят до рабочей кондиции с положительным выходом). И при этом, конечно, вода будет оказывать противодействие. Повышение испаряемости — больше туч — меньше инсоляции.

Но у меня есть идея, как компенсировать этот эффект. Мы будем делать айсберги.

Вот представьте. Есть подлодка с парочкой хороших реакторов. Мы ставим её примерно под перископ в каком-нибудь ласковом море (а они преимущественно будут ласковые, когда мы подогреем планету) — и запускаем холодильник. Через какое-то время — готов уютный, прохладный плавучий ледяной отель. Остаётся только прорезать коридоры и номера.

И вот можно, сидя на веранде, любоваться закатом, потягивая мохито со льдом, который отколупываешь прямо от стенки — а можно, скажем, кататься на горных лыжах, прыгая с трамплина прямо в ласковую тропическую лазурь. Думаю, это будет пользоваться спросом. Таких отелей-айсбергов — можно понастроить много. Общий слоган: «Нас не потопит никакой Титаник».

И хоть локально, хоть чуточку — этот айсберг будет охлаждать воду вокруг себя, сдерживая чрезмерное испарение. Весь вопрос — в энергии и в умении создавать новые потребности в роскоши. То, что, собственно, и движет человеческий прогресс.

И там же, на этих айсбергах, мы приютим белых медведей после таяния льдов. Это будет, заодно, и контактный зоопарк, где любой желающий сможет потискаться с ними в полынье.

По-моему, это немножко более оптимистичная картина счастливого будущего, чем та, что рисуют эти нытики-алармисты. Типа, там, набиться в электробусы с флюгером на крыше, не дышать и ждать ветра.

То есть, я не против электробусов и ветрогенераторов — я против идеи, что будто бы прогресс может или должен делать наше существование дискомфортней. Нет, его идея — прямо противоположная.

Да, касательно СО2 — ещё вот бытует такое опасение, что он угробит кораллы и ракушки, поскольку «закисление воды» (вернее было бы сказать - «некоторое смещение pH в сторону нейтральности») лишит их возможности мастерить из карбоната кальция.

Я бы сказал, это должны быть какие-то очень глупые кораллы, рачки и моллюски, если повышение СО2 и образование угольной кислоты мешает им творить поделки из кальциевой соли той кислоты. Может, всё-таки, им как-то больше мешает всякий реальный мусор, которым захламляют океан?

Но ничего. Мы закажем Монсанте таких модифицированных полипов, рачков и моллюсков, что они будут строить домики из пластика — причём, вырывать бутылку с колой прямо из рук туристов, выпрыгивая из воды.

Серьёзно же, забота об экологии — хорошая вещь, но иногда всё же люди серьёзно недооценивают приспособляемость флоры и фауны к флюктуациям среды обитания. Вот такой флоры и фауны, которая массированные подводные извержения вулканов сумела пережить, большей частью, при которых углекислота — это самое безобидное, что выбрасывается в воду.

Tags: глобальное потепление, грядущее, история
Subscribe

  • О реально эффективной борьбе с тираниями

    Не секрет, что в этом мире существуют тирании, местами весьма одиозные. Некоторые даже считают, что тирании в мире становится больше, вопреки всем…

  • Как бы я продвигал вакцину от Ковида

    Как не спадает эпидемия Ковида в России — так и не утихают страсти вокруг вакцинации. Оба лагеря, ваксеров и антиваксеров, соревнуются в…

  • Люди, звери и метро. Что делать?

    Прежде всего надо оговориться, что я не расист. На самом деле не расист. Так-то понятно, что чисто эстетически блондины круче всех, да и по-любому…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 7 comments